JPS60244065A - ヘテロ接合バイポ−ラ半導体装置の製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合バイポ−ラ半導体装置の製造方法Info
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- JPS60244065A JPS60244065A JP59098547A JP9854784A JPS60244065A JP S60244065 A JPS60244065 A JP S60244065A JP 59098547 A JP59098547 A JP 59098547A JP 9854784 A JP9854784 A JP 9854784A JP S60244065 A JPS60244065 A JP S60244065A
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- Japan
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- gaas
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
- H10D10/80—Heterojunction BJTs
- H10D10/821—Vertical heterojunction BJTs
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、A it G a A s / Q a A
sからなるヘテロ接合を利用して高速化したヘテロ接合
バイポーラ半導体装置を製造する方法の改良に関する。
sからなるヘテロ接合を利用して高速化したヘテロ接合
バイポーラ半導体装置を製造する方法の改良に関する。
従来技術と問題点
近年、分子線エピタキシャル成長(molecular
beam epitaxy:MBE)法或いはMOC
VD (metal organic chemica
l vapour dep。
beam epitaxy:MBE)法或いはMOC
VD (metal organic chemica
l vapour dep。
5ition)法など薄膜形成技術の著しい進歩に伴っ
て、高速スイッチング素子であるGaAs−MESFE
T(metal semiconductor fie
ld effect transistor)或いはH
EMT(high electron mobilit
y transistor)など電界効果型トランジス
タの開発が盛んに行われているが、バイポーラ型トラン
ジスタに関しても前記したようなヘテロ接合バイポーラ
・トランジスタ(HBT)と呼ばれる高速の半導体装置
が開発されつつある。
て、高速スイッチング素子であるGaAs−MESFE
T(metal semiconductor fie
ld effect transistor)或いはH
EMT(high electron mobilit
y transistor)など電界効果型トランジス
タの開発が盛んに行われているが、バイポーラ型トラン
ジスタに関しても前記したようなヘテロ接合バイポーラ
・トランジスタ(HBT)と呼ばれる高速の半導体装置
が開発されつつある。
第2図は従来技術に依って製造されたHBTの要部切断
側面図である。
側面図である。
図に於いて、■は半絶縁性GaAs基板、2はn+型G
aAsコレクタ・コンタクト層、3はn型GaAsコレ
クタ層、4はp+型GaAsベース層、5はn型Aj!
GaAsエミッタ層、6はn+型GaAsエミッタ・コ
ンタクト層、7はエミッタ電極、8はベース電極、9は
コレクタ電極、10は素子間分離用溝をそれぞれ示して
いる。
aAsコレクタ・コンタクト層、3はn型GaAsコレ
クタ層、4はp+型GaAsベース層、5はn型Aj!
GaAsエミッタ層、6はn+型GaAsエミッタ・コ
ンタクト層、7はエミッタ電極、8はベース電極、9は
コレクタ電極、10は素子間分離用溝をそれぞれ示して
いる。
前記各半導体層の厚さを例示すると次の通りである。
■ n+型GaASコレクタ・コンタクト層22000
〜3000 C人〕程度 ■ n型GaAsコレクタ層3 3000 C人〕程度 ■ p+型GaAsヘベ一層4 500〜1000 (人〕程度 ■ n型ARGaAsエミッタ層5 200OC人〕程度 ■ n+型G a A sエミッタ・コンタクト層62
000 (人〕程度 前記説明した八βGaAs−GaAsからなるヘテロ接
合を用いたワイド・ギャップ・エミッタを有するバイポ
ーラ・トランジスタに於いては、アーリー効果(Ear
ly effect)を低減する為にベースのキャリヤ
濃度を高くしても、注入効率βが充分に大きい値を維持
することができる旨の大きな利点を有している。
〜3000 C人〕程度 ■ n型GaAsコレクタ層3 3000 C人〕程度 ■ p+型GaAsヘベ一層4 500〜1000 (人〕程度 ■ n型ARGaAsエミッタ層5 200OC人〕程度 ■ n+型G a A sエミッタ・コンタクト層62
000 (人〕程度 前記説明した八βGaAs−GaAsからなるヘテロ接
合を用いたワイド・ギャップ・エミッタを有するバイポ
ーラ・トランジスタに於いては、アーリー効果(Ear
ly effect)を低減する為にベースのキャリヤ
濃度を高くしても、注入効率βが充分に大きい値を維持
することができる旨の大きな利点を有している。
然しながら、このHBTは、図からも判るように、コレ
クタ層3の面積は他の半導体層に比較してかなり大きく
、従って、コレクタ容量Ccも大である。
クタ層3の面積は他の半導体層に比較してかなり大きく
、従って、コレクタ容量Ccも大である。
ところで、前記説明したHBTを集積回路化する場合に
はECI、(emitter coupled log
ic)回路が最適であると考えられているが、このE
CL回路に於いては、スイッチングの遅延時間τ、がコ
レクタ容量Ccに大きく依存、即ち、コレクタ容量Cc
が大であると遅延時間τ、も大になってしまう。
はECI、(emitter coupled log
ic)回路が最適であると考えられているが、このE
CL回路に於いては、スイッチングの遅延時間τ、がコ
レクタ容量Ccに大きく依存、即ち、コレクタ容量Cc
が大であると遅延時間τ、も大になってしまう。
そこで、このような欠点を解消する為、エミッタとコレ
クタの位置を逆転させた反転型HBTが開発された。
クタの位置を逆転させた反転型HBTが開発された。
第3図は従来技術に依って製造された反転型1−TBT
の要部切断側面図であり、第2図に関して説明した部分
と同部分は同記号で指示しである。
の要部切断側面図であり、第2図に関して説明した部分
と同部分は同記号で指示しである。
図から判るように、この反転型HB Tでは、第2図に
関して説明した1lll常のHB Tに於しJる半絶縁
性GaAs基+11ii I J−に積層された各半導
体層の構成を全く逆転させたものに相当し、従って、n
型AlGaAsエミツタ層5が半絶縁性GaAs基板1
側に、n型GaAsコレクタ層3が表面側に存在してい
る。
関して説明した1lll常のHB Tに於しJる半絶縁
性GaAs基+11ii I J−に積層された各半導
体層の構成を全く逆転させたものに相当し、従って、n
型AlGaAsエミツタ層5が半絶縁性GaAs基板1
側に、n型GaAsコレクタ層3が表面側に存在してい
る。
このような構造になっている為、n型GaAsコレクタ
層3の面積は通常のHB Tに比較すると非常に小さく
なっていて、従って、コレクタ容量Ccも小である。
層3の面積は通常のHB Tに比較すると非常に小さく
なっていて、従って、コレクタ容量Ccも小である。
この反転型HB Tは、前記説明したように、性能的に
は大変優れたものをもっているが、製造する上で問題が
あり、特に、ベース電極8を引き出ずことが難しい。
は大変優れたものをもっているが、製造する上で問題が
あり、特に、ベース電極8を引き出ずことが難しい。
通常、ベース電極8を引き出す場合には、p+型GaA
Sヘベ一層4の表面を選択的に露出させなければならな
いが、それには、n+型G a A sコレクタ・コン
タクト層2及びn型GaAsコレクタ層3をメサ・エツ
チングする必要がある。
Sヘベ一層4の表面を選択的に露出させなければならな
いが、それには、n+型G a A sコレクタ・コン
タクト層2及びn型GaAsコレクタ層3をメサ・エツ
チングする必要がある。
このメサ・エツチングは当然のことなからHBTの表面
側から行われることになるが、反転型とした為、表面か
ら見て同じGaAsであるコレクタ層3とベース層4と
が接している構造となったことが原因となり、そのメサ
・エツチングをベース層4の表面で停止させる制御は極
めて困難になった。
側から行われることになるが、反転型とした為、表面か
ら見て同じGaAsであるコレクタ層3とベース層4と
が接している構造となったことが原因となり、そのメサ
・エツチングをベース層4の表面で停止させる制御は極
めて困難になった。
即ち、p+型GaASベース層4の厚さは、注入効率β
を低下させないようにする為、極めて薄く形成されてい
て、通常の反転型HBTに於いては、500〜1000
(人〕程度にしてあり、従って、前記メサ・エツチン
グがオーバ・エツチングになって突き抜けを生じ易い。
を低下させないようにする為、極めて薄く形成されてい
て、通常の反転型HBTに於いては、500〜1000
(人〕程度にしてあり、従って、前記メサ・エツチン
グがオーバ・エツチングになって突き抜けを生じ易い。
発明の目的
本発明は、反転型HBTを製造する際に於けるベース電
極の引出しを容易に行うことが可能であるようにして製
造歩留りを向上し、また、ベース層を従来のものよりも
薄く形成することを可能にして注入効率βを高く維持し
、更にまた、ベース層を薄くしてもベース抵抗が高くな
らないようにする。
極の引出しを容易に行うことが可能であるようにして製
造歩留りを向上し、また、ベース層を従来のものよりも
薄く形成することを可能にして注入効率βを高く維持し
、更にまた、ベース層を薄くしてもベース抵抗が高くな
らないようにする。
発明の構成
本発明に於ける半導体装置の製造方法では、絶縁性単結
晶基板上に少なくともA#GaASエミッタ層とGaA
sヘースベーAll!GaAsストッパ層とGaAsコ
レクタ層とを順に形成し、次いで、選択ドライ・エツチ
ング法にて前記GaAsコレクタ層のメサ・エツチング
を行って前記/lGaAsストッパ層で停止1−させる
工程が含まれてなることを特徴とする構成を採っている
。
晶基板上に少なくともA#GaASエミッタ層とGaA
sヘースベーAll!GaAsストッパ層とGaAsコ
レクタ層とを順に形成し、次いで、選択ドライ・エツチ
ング法にて前記GaAsコレクタ層のメサ・エツチング
を行って前記/lGaAsストッパ層で停止1−させる
工程が含まれてなることを特徴とする構成を採っている
。
このような構成に於いて、AlGaAsストッパ層は厚
さ10〜20〔人〕程度に選択することに依り、反転型
HB Tに於けるGaAsコレクタ層のメサ・エツチン
グが前記A 7!G a A sストッパ層で停止した
らベース電極を形成すれば良く、従って、GaAsヘー
スベーメサ・エツチングに依って何等の損傷も受けない
。尚、メサ・エツチングが停止した時点で前記AllG
aAsストッパ層の露出された部分は除去しても良い。
さ10〜20〔人〕程度に選択することに依り、反転型
HB Tに於けるGaAsコレクタ層のメサ・エツチン
グが前記A 7!G a A sストッパ層で停止した
らベース電極を形成すれば良く、従って、GaAsヘー
スベーメサ・エツチングに依って何等の損傷も受けない
。尚、メサ・エツチングが停止した時点で前記AllG
aAsストッパ層の露出された部分は除去しても良い。
発明の実施例
第1図は本発明を実施して製造された反転型IfRTの
要部切断側面図であり、第3図に関して説明した部分と
間部分G:1゛同記号で指示しである。
要部切断側面図であり、第3図に関して説明した部分と
間部分G:1゛同記号で指示しである。
本発明に依って製造された反転型HB Tが第3図に見
られる反転型HBTと相違する点は、p+型GaAsベ
ース層4とn型GaAsコレクタ層3との間にp+ (
或いはn+型)型AffCaAsストッパ層11が介挿
されていることである。
られる反転型HBTと相違する点は、p+型GaAsベ
ース層4とn型GaAsコレクタ層3との間にp+ (
或いはn+型)型AffCaAsストッパ層11が介挿
されていることである。
このp+型A7!GaAsストッパ層11の厚さはlO
〜20 〔人〕程度であり、この程度の厚さの層は例え
ばMBE法を適用すれば容易に形成することができる。
〜20 〔人〕程度であり、この程度の厚さの層は例え
ばMBE法を適用すれば容易に形成することができる。
次に本発明一実施例の工程を説明する。
(al 例えば、MBE法を適用することに依り、半絶
縁性GaAs基板(絶縁性単結晶基板)1上に厚さが2
000 C人〕程度であるn+型GaAsエミッタ・コ
ンタクト層6、厚さが2000 〔人〕程度であるn型
AβGaAsエミッタ層5、厚さが250〜500 〔
人〕程度であるp+型GaAsベース層4、厚さが10
〜20〔人〕程度であるp+型A(!GaAsストッパ
層11、厚さが3000 C人〕程度であるn型GaA
sコレクタ層3、厚さが2000−3000[人〕程度
であるn+型コレクタ・コンタクト層2を順に成長させ
る。尚、p+型としたAj!GaAsストッパ層11は
n型層重1ことも可能であり、また、A7!GaAsと
しては、具体的には、導電型の如何に拘わることなく、
Alo、3Gao、t Asを用いて良い。
縁性GaAs基板(絶縁性単結晶基板)1上に厚さが2
000 C人〕程度であるn+型GaAsエミッタ・コ
ンタクト層6、厚さが2000 〔人〕程度であるn型
AβGaAsエミッタ層5、厚さが250〜500 〔
人〕程度であるp+型GaAsベース層4、厚さが10
〜20〔人〕程度であるp+型A(!GaAsストッパ
層11、厚さが3000 C人〕程度であるn型GaA
sコレクタ層3、厚さが2000−3000[人〕程度
であるn+型コレクタ・コンタクト層2を順に成長させ
る。尚、p+型としたAj!GaAsストッパ層11は
n型層重1ことも可能であり、また、A7!GaAsと
しては、具体的には、導電型の如何に拘わることなく、
Alo、3Gao、t Asを用いて良い。
(bl エミッタ電極コンタクト表面を露出させる為の
メサ・エツチングを行い、n+型GaAsエミッタ・コ
ンタクト層6の表面を選択的に露出させる。
メサ・エツチングを行い、n+型GaAsエミッタ・コ
ンタクト層6の表面を選択的に露出させる。
fcl 5着法及びリフト・オフ法を適用してエミッタ
電極7を形成する。
電極7を形成する。
(d+ 蒸着法及びリフト・オフ法を適用してコレクタ
電極9を形成する。
電極9を形成する。
(e) ベース電極コンタク1表面を露出させる為のメ
サ・エツチングを行い、p+型AI!GaAsストッパ
層11の表面を選択的に露出させる。
サ・エツチングを行い、p+型AI!GaAsストッパ
層11の表面を選択的に露出させる。
この場合のエツチングとしては、例えば、エッチャント
をCG7!2 F2 +I(e、その圧力を5 (Pa
〕とした選択ドライ・エツチング法を適用して良い。
をCG7!2 F2 +I(e、その圧力を5 (Pa
〕とした選択ドライ・エツチング法を適用して良い。
このような選択ドライ・エツチングはp+型Aj!Ga
Asストッパ層11の表面で確実に停止する。
Asストッパ層11の表面で確実に停止する。
(fl エッチャントをフッ化水素酸系エツチング液と
して、p+型AβGaAsストッパ層11の選択的エツ
チングを行い、p1型Gapsベース層11の表面を選
択的に露出する。
して、p+型AβGaAsストッパ層11の選択的エツ
チングを行い、p1型Gapsベース層11の表面を選
択的に露出する。
この場合のウェット・エツチングは、p+型A7!Ga
Asストッパ層11の厚みが極めて薄いので、制御は実
に容易である。
Asストッパ層11の厚みが極めて薄いので、制御は実
に容易である。
尚、この工程は必須のものではなく、p+型AA!Ga
Asストッパ層11の上に直にベース電極8を形成して
も実用上は差し支えない。
Asストッパ層11の上に直にベース電極8を形成して
も実用上は差し支えない。
(gl 蒸着法及びリフト・オフ法を適用してベース電
極8を形成する。
極8を形成する。
尚、素子間分離はメサ・エツチングを行ったり、酸素イ
オン或いはプロトンなどを注入して絶縁膜を形成するな
ど適宜の技法を適用して実施することができる。
オン或いはプロトンなどを注入して絶縁膜を形成するな
ど適宜の技法を適用して実施することができる。
0
発明の効果
本発明に於けるヘテロ接合バイポーラ半導体装置の製造
方法6才、絶縁性単結晶基板」二に少なくともAlGa
Asエミツタ層とGaAsベース層とA#GaAsスト
ッパ層とG a A sコレクタ層とを順に形成し、次
いで、選択ドライ・エツチング法にて前記G a A
sコレクタ層のメサ・エツチングを行って前記AI!G
aAsストッパ層で停止される工程が含まれてなること
を特徴とする構成を採っている。
方法6才、絶縁性単結晶基板」二に少なくともAlGa
Asエミツタ層とGaAsベース層とA#GaAsスト
ッパ層とG a A sコレクタ層とを順に形成し、次
いで、選択ドライ・エツチング法にて前記G a A
sコレクタ層のメサ・エツチングを行って前記AI!G
aAsストッパ層で停止される工程が含まれてなること
を特徴とする構成を採っている。
従って、HB Tを反転型とし、GaAsベース層の上
にGaAsコレクタ層が存在する構造になっても、メサ
・エツチングに依り、G a A sベース層の表面を
何等の損傷もなく露出してベース電極を形成することが
できるので、その製造歩留りは著しく向上し、また、ベ
ース層の損傷がないことから、従来よりも更に薄く形成
して注入効率βを高く維持することも可能であり、更に
また、ベース層の損傷がないことから、薄く形成された
ものであっても従来のものと比較して抵抗値が高く1 なることはない。
にGaAsコレクタ層が存在する構造になっても、メサ
・エツチングに依り、G a A sベース層の表面を
何等の損傷もなく露出してベース電極を形成することが
できるので、その製造歩留りは著しく向上し、また、ベ
ース層の損傷がないことから、従来よりも更に薄く形成
して注入効率βを高く維持することも可能であり、更に
また、ベース層の損傷がないことから、薄く形成された
ものであっても従来のものと比較して抵抗値が高く1 なることはない。
第1図は本発明一実施例に依り製造された反転型HB
Tの要部切断側面図、第2図は従来技術で製造された通
常のHBTの要部切断側面図、第3図は従来技術で製造
された反転型HB Tの要部切断側面図をそれぞれ表し
ている。 図に於いて、1は半絶縁性G a A s基板(絶縁性
単結晶基板)、2はn+型GaAsコレクタ・コンタク
ト層、3はn型GaAsコレクタ層、4はp+型G a
A s ベース層、5はn型AlGaAsエミツタ層
、6はn+型GaAsエミッタ・コンタクト層、7はエ
ミッタ電極、8はベース電極、9はコレクタ電極、10
は素子間分離用溝をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 2
Tの要部切断側面図、第2図は従来技術で製造された通
常のHBTの要部切断側面図、第3図は従来技術で製造
された反転型HB Tの要部切断側面図をそれぞれ表し
ている。 図に於いて、1は半絶縁性G a A s基板(絶縁性
単結晶基板)、2はn+型GaAsコレクタ・コンタク
ト層、3はn型GaAsコレクタ層、4はp+型G a
A s ベース層、5はn型AlGaAsエミツタ層
、6はn+型GaAsエミッタ・コンタクト層、7はエ
ミッタ電極、8はベース電極、9はコレクタ電極、10
は素子間分離用溝をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 2
Claims (1)
- 絶縁性単結晶基板上に少なくともAβGaAsエミッタ
層とGaAsベース層とAlGaAsストッパ層とGa
Asコレクタ層とを順に形成し、次いで、選択ドライ・
エツチング法にて前記GaAsコレクタ層のメサ・エツ
チングを行って前記AJGaAsストッパ層で停止させ
る工程が含ま耗てなることを特徴とするヘテロ接合バイ
ポーラ半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59098547A JPS60244065A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ヘテロ接合バイポ−ラ半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59098547A JPS60244065A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ヘテロ接合バイポ−ラ半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60244065A true JPS60244065A (ja) | 1985-12-03 |
| JPH0360178B2 JPH0360178B2 (ja) | 1991-09-12 |
Family
ID=14222713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59098547A Granted JPS60244065A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ヘテロ接合バイポ−ラ半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60244065A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63155762A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合半導体装置の製造方法 |
| JPH01132160A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-24 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH0388335A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-12 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合バイポーラ半導体装置 |
| US5648294A (en) * | 1989-11-29 | 1997-07-15 | Texas Instruments Incorp. | Integrated circuit and method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130559A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-08-04 | テキサス・インスツルメンツ・インコ−ポレイテツド | 3−5族バイポ−ラ集積回路装置 |
| JPS5961073A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-07 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59098547A patent/JPS60244065A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130559A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-08-04 | テキサス・インスツルメンツ・インコ−ポレイテツド | 3−5族バイポ−ラ集積回路装置 |
| JPS5961073A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-07 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS63155762A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合半導体装置の製造方法 |
| JPH01132160A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-24 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH0388335A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-12 | Fujitsu Ltd | ヘテロ接合バイポーラ半導体装置 |
| US5648294A (en) * | 1989-11-29 | 1997-07-15 | Texas Instruments Incorp. | Integrated circuit and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360178B2 (ja) | 1991-09-12 |
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